Wytwarzanie syntetycznych kryształów w coraz większym stopniu zyskuje na znaczeniu. Dla przemysłu istotne są w szczególności materiały półprzewodnikowego o wysokiej czystości, jak krzem i węglik krzemu oraz materiały tlenkowe, jak szafir. Z nich tworzone są wafle lub substraty dla branży półprzewodników i przemysłu solarnego.
Wyciąganie kryształów
Długotrwale stabilne generatory zapewniają optymalne struktury
![Zone Floating Process](/filestorage/TRUMPF_Master/_processed_/1/3/csm_Applications-zone-floating-process_2942c92686.jpg)
Metoda „float zone”
W przypadku tej metody pionowy pręt polikrystaliczny (np. krzem) jest stapiany w sposób ciągły (1,5–4 mm/min) w 1-zwojowym induktorze o średnicy kilku mm i pod induktorem jest wyciągany do postaci monokrystalicznej o wysokiej czystości. Oba pręty obracają się w przeciwnych kierunkach i nie stykają się z innymi materiałami ani tyglami. Typowa średnica wyciąganego kryształu wynosi około 200 mm. Ze względu na wysoką czystość kryształy są wykorzystywane do produkcji półprzewodnikowych elementów mocy. W tej metodzie stosowane są generatory TRUMPF Hüttinger wykorzystujące technologię lampową, ponieważ wymagane są wysokie częstotliwości (2–3 MHz) przy dużych mocach (80–120 kW).
![Kryształy hodowane metodą Czochralskiego](/filestorage/TRUMPF_Master/_processed_/b/5/csm_E-applications-czochalski-crystal_a25e6a0706.jpg)
Metoda Czochralskiego
Metoda Czochralskiego jest najczęściej stosowaną technologią wyciągania kryształów. Monokryształ jest przy tym wyciągany z ciekłej fazy znajdującej się w tyglu. W przypadku krzemu tygiel jest nagrzewany oporowo, w przypadku kryształów o wyższej temperaturze topnienia (szafir) używane są nagrzewane indukcyjnie tygle z płaszczem grafitowym. Za pomocą wirującego kryształu zaszczepiającego zanurzanego w ciekłym metalu wyciągany jest monokryształ z wydajnością kilku milimetrów na godzinę. Konieczne jest przy tym zapobieganie wahaniom temperatury. Dlatego też generator musi zapewniać niezmienną moc wyjściową przez długi czas. Wymagana jest moc w zakresie 20–100 kW przy częstotliwości około 15 kHz.
Fizyczny transport fazy gazowej (metoda PVT)
Metoda PVT (Physical Vapour Transport) jest wykorzystywana do wytwarzania kryształów węglika krzemu (SiC) o wysokiej czystości do stosowania w branży półprzewodnikowej. W pierwszej kolejności wewnątrz nagrzewanego indukcyjnie grafitowego tygla zostaje wytworzona temperatura przekraczająca 2200°C. Powoduje to przekształcenie materiału wyjściowego w fazę gazową. Powstające cząsteczki węgla i krzemu są transportowane przez gaz nośny, np. argon, wskutek działania naturalnych mechanizmów transportowych do znajdującego się powyżej kryształu zaszczepiającego o niskiej temperaturze. Tam następuje kondensacja i krystalizacja do postaci monokryształu o wysokiej czystości, przy czym nie odbywają się reakcje chemiczne. Zasadnicze znaczenie dla powodzenia tej metody ma dokładna kontrola temperatury w reaktorze. Do nagrzewania reaktora stosowane są generatory TRUMPF Hüttinger w zakresie średnich częstotliwości (5–0 kHz) o mocy znamionowej do 50 kW.